过去三十年来,发现了一些保存完好的与繁殖相关的恐龙标本,提高了我们对恐龙繁殖生物学的了解。然而,由于化石证据有限且缺乏广泛的系统发育规模的定量分析,有关恐龙繁殖的许多内容仍不清楚,尤其是白垩纪前的进化史。
然而,现在,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(IVPP)的研究人员最近发现的化石以及相关分析表明,第一个恐龙蛋是皮革质的,并且主要的转变蛋形态的改变发生在兽脚亚目恐龙进化的早期,而不是在鸟类起源附近。
这项发表在《国家科学评论》上的研究报告称,在中国贵州发现了一种新的早侏罗世早期分化的蜥脚类恐龙标本——乾隆寿虎,包括三具成年个体的骨骼和五窝蛋。
这一发现可能代表了成年恐龙与巢穴之间关联的最早化石记录,其物种名称也反映了这种关联:乾隆的意思是“贵州龙”,而守虎的意思是“守护”——指的是成年恐龙骨骼化石的保存关联含有胚胎的蛋化石。
乾隆是一种中型基蜥脚类恐龙,重1吨,长约6米。胚胎与成体表现出一些差异,例如,头骨比例更长,口鼻部前缘更垂直,牙齿更少。
对成人和胚胎标本之间肢体比例的异速生长分析表明,成年乾隆能够用后肢行走,但婴儿可能是四足动物。一般的埋藏和沉积特征表明,乾隆可能将殖民筑巢作为一种繁殖行为,类似于其他基础蜥脚类动物,包括大椎龙和鼠龙。
研究人员还使用多种技术检查了乾隆蛋壳的微观结构,包括组织学薄片、电子背散射衍射、能量色散光谱和扫描电子显微镜。结果表明,乾隆化石具有与其他白垩纪恐龙蛋化石类似的蛋壳微结构,可能由乳头层和连续层两层组成,且具有发育完善的蛋壳单元。
乾隆蛋的钙质层比大多数软壳蛋厚得多,但比硬壳蛋薄。不同蛋壳类型的蛋壳碎片比较也表明,乾隆蛋壳表面具有小碎片,类似于皮革蛋壳,与软壳蛋的折叠表面或硬壳蛋的大碎片表面形成鲜明对比。这些观察结果表明,乾隆下的是革质蛋。
为了测试整个恐龙-鸟类转变过程中选定生殖特征的宏观进化模式,研究人员收集了代表所有主要爬行动物分支的210个化石和现存物种的数据,并使用多个时间尺度的系统发育测试了进化趋势。
他们发现,从双孔类的基部到蜥臀目,相对卵的大小逐渐减小,但从早期兽脚亚目到冠鸟节,相对卵的大小却呈现出增加的趋势。最显着的卵尺寸增加发生在兽脚亚目恐龙进化的早期。就蛋壳厚度而言,他们发现从主龙基部到蜥臀目基部厚度呈减小趋势,随后在兽脚亚目进化早期蛋壳厚度显着增加。在蜥脚类动物的进化过程中,蛋壳厚度也出现了增加的趋势。
在双孔动物向现生鸟类的进化过程中,蛋的形状通常是保守的。例如,尽管兽脚亚目恐龙的卵伸长率在偷蛋龙中达到了顶峰(在双孔类中卵伸长率最高),但它随后会恢复到其祖先状态。结果,所有冠鸟进化枝只遗传了稍微拉长的蛋。
总而言之,对各种蛋壳类型的祖先状态的重建支持了这样的结论:第一个恐龙蛋可能是皮革质的、相对较小的、椭圆形的。此外,皮革质的蛋壳可能是阿维后跗龙目、主龙目和陆龟目的祖先状态。